JPS5922943B2 - エレクトロクロミツク表示装置の表示電極及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は適当に制御された印加電圧により光吸収特性が
変化する現象、所謂エレクトロクロミズムを利用した表
示装置（以下ＥＣＤと称す）における表示電極の構造に
関するものである。

無機固定膜を用いたＥＣＤの典型的な構造は、第１図に
示す如くである。

これはエレクトロクロミック現象を呈する無機固体膜３
と酸化インジウム透明電極２を形成した透明ガラス基板
１と、酸化インジウム透明電極６を形成したガラス基板
Ｔをスペーサ４、４’を介して対向させ、両基板間に電
解液５を保持したものである。最も一般に用いられる無
機物質３は、酸化タンダステン（Ｗ０３）酸化モリブデ
ン（Ｍｏ０３）であり、その膜厚は約１μｍである。

電解液５は、硫酸とグリセリンの混合溶液に、酸化チタ
ン又は、硫酸バリウム等の白い微粉末を分散させたもの
である。無定形酸化タングステンを有する透明電極を、
もう一方の電極に対して負電位にすれば青く着色する。

その時の印加電圧は数ボルト程度である。印加電圧の極
性を逆転すれば酸化タングステン膜はもとの無色透明の
状態に戻る。（以下脱色という。）着色は、電子とプロ
トンの酸化タングステン膜への注入に依り、脱色は電子
とプロトンが元の状態に戻るためである。脱色電圧を印
加しなければ着色状態は、着色電圧を取り去つた後も数
日間は持続する。（以下メモリーという。）以上がＥＣ
Ｄの簡単な動作原理と基本構成である。

次にＥＣＤの特徴を述べる。

（１）視角が広い。

（２）消費エネルギーは、着色一説色の１サイクルで数
１０ｍＰｃＴ１１以下であり、サイクル数に比例して増
加する。

（３）着色電圧を除去した後も電気的に開放に保てば数
時間〜数日間着色状態が持続するというメモリー作用を
有する。

このメモリー状態に於てて、外部から電力を加える必要
はない。第２図はＡ−Ｄまでの４種の表示電極構造の断
面図を示すものであり、Ａは、従来の一般構成図であり
、Ｂ乃至Ｄは、我々の過去の実験例を示したものである
。

第２図において構造Ａは、例えばＢ−Ｗ，Ｆａｕｇｈｎ
ａｎｅｔａＩ，ＲＣＡＲｅｖ，３６，ｌ７７（１９７５
）に示されているように、透明基板８上に形成した透明
電極９及びエレクトロクロミズムを示す物質より成る膜
（以下、ＥＣ膜という）１０より構成された最も簡単な
構造である。

それ故、製造も容易である。その構造の表示電極は一般
に次の様にして得られる。透明なガラスあるいはプラス
チツク基板上に真空蒸着法にて得たＳｎＯ２を不純物と
したＮ２Ｏ３膜、あるいは透明なガラス基板を用いスプ
レイ法で得たＳｂ２Ｏ３を不純物としたＳｎＯ２膜謂ゆ
るネサ膜を透明導電膜とする。フオトレジストを用いて
露光現像により、あるいはエポキシ樹脂のスクリーン印
刷により必要部を覆い、不要部のＩｎ２Ｏ３膜は、鉱酸
（通常は塩酸）で、ネサ膜は亜鉛又はアルミニウム等と
鉱酸により得られる発生期の水素で、エツチングされる
ことにより、パターン化された透明電極が形成される。
更に、透明電極上に、蒸着あるいはスパツタリングによ
りＥＣ膜（酸化タングステン膜）を載せ、上記と同様に
フオトレジストによる露光現像により、又はエポキシ樹
脂のスクリーン印刷により必要部を覆い、アルカリ水溶
液にてエツチングを行いパターン化し、第２図における
構造Ａの表示電極を得る。この構造Ａにおいて、透明導
電膜をエツチングする前にＥＣ膜を蒸着し、引き出し部
のＥＣ膜を、マスク蒸着、エツチング等によりあらかじ
め除去しておけば、表示電極を形成する場合ＥＣ膜と透
明導電膜のエツチングを同じ被覆物（フオトレジストあ
るいはエポキシ樹脂）を用いて行うことが可能である為
、パターン化されたＥＣ膜と透明電極の相互の位置合わ
せが必要となる。上述した如くこの構造Ａについては製
造上においては問題は無いが、表示部の引き出し部に相
当する酸化タングステンで覆われていない透明電極（以
下、引き出し）が電解液に対して電気化学的に絶縁され
ていないため、透明電極は、還元又は酸化され、着色及
び断線が生じるという問題がある。

第２図の構造Ｂは、上述の問題を解決するもので、引き
出しを絶縁物で被覆し、保護するという構造である。

この構造Ｂは、特性的には問題が無い理想的構造である
が、製造上以下に述べる重大な問題点を有する。第２図
、ＢにおいてＥＣ膜１０と電気化学的絶縁保護膜１１（
以下絶縁膜という）を形成する際に、その両者間の相互
の位置合わせを極めて正確（ＥＣ膜１０と絶縁膜１．１
とが重なる事なく、又引き出し部の透明導電膜が、露出
しない。）に行う必要がある。位置決めが不正確で、透
明電極が露出した場合、前述のように電極の断線が生じ
る。又ＥＣ膜と絶縁膜が重なれば、後述するように、重
なり部分の着色は消去出来ず、パターンが不鮮明になる
という問題が生じる。それらのことから実際の製造にお
いて溝造Ｂをとることは不可能である。そこで、構造Ｃ
を考案した。

構造Ｃの製造法は、構造Ａの場合に述べたごとく、透明
導電膜とＥＣ膜を同一被覆物を用いてエツチングし、パ
ターン化された透明電極９とＥＣ膜１０を得る。その後
ＳｌＯｘ（ｘ＝１〜２）膜等の絶縁物をマスク蒸着する
か、あるいはエポキシ、シリコーン等からなる樹脂をス
クリーン印刷することにより絶縁膜１１を形成する。こ
の構造Ｃは、上述したごとく製造上においては問題は存
在しない。しかし特性上で以下に述べる欠点を有してい
る。即ち絶縁膜で覆われているＷＯ３膜の部分は、陽イ
オンの注入がさまたげられ着色をしないが、（第２図Ｃ
イ部分）時間の経過とともに、陽イオンとエレクトカン
の注入により生成された発色種が、濃度勾配により拡散
する為、着色がおこり所望の表示ができなくなる。しか
も、この拡散により着色した部分は電気的に消去が困難
であり、表示部を消去した後も着色している。この発色
種の拡散速度は、真空蒸着でＩｎ２Ｏ３透明導電膜上に
得たＥＣ層：ＷＯ３膜５０００人、絶縁層：エポキシ樹
脂、電解液：１０Ｍ／ｌ過塩素酸リチウムと２−エトオ
キシエチルアセテートにおいて、１０ｍＣ肩の電気量（
コントラスト比１：１０）で書き込んだ場合約１ｍ１／
時程度を見つもられる。上述したごとく構造Ｃは発色種
の拡散を因とする表示のにじみにより不適当である。更
に構造Ｄについて述べる。

この製造法では基板８上の透明導電膜をパターン化し透
明電極９とした後、この上に真空マスク蒸着によりＳｉ
Ｏｘ（ｘ＝１〜２），Ａｌ２Ｏ３等の絶縁物からなる絶
縁膜１１を形成する。欠にＥＣ物質を蒸着して、所望の
パターンにエツチングしてＥＣ膜１０とすることにより
作られる。この場合、透明電極９とＥＣ膜１０のパター
ンを合致することが非常に困難である。また、特性面で
は、着色したＥＣ膜を脱色した場合、絶縁膜１１上のＥ
Ｃ膜部分口が脱色出来ないという欠点がある。

本発明は、従来技術による表示電極構造とは全く異つた
ものであつて、既に述べてきたように、従来の表示電極
構造の欠点であつた、透明電極の化学反応による着色と
断線及び着色したＥＣ膜を脱色した時、脱色出来ない部
分が生じるという問題を解決し、なおかつ量産性を有す
る画期的な表示電極構造を示すものである。

本発明による表示電極構造及び製造方法の詳細を一実施
例にもとづいて説明する。

第３図で１乃至５は、各製造工程上の電極構造の断面図
であり特に５は本発明による表示電極の一実施例の構造
図である。工程１： 透明ガラス基板１２の一面全部に酸化インジウム透明導
電膜１３を蒸着し第１層とする。

これを第３図１に示す。

工程２： 透明導電膜１３上に、ホトレジスト、レジストインク等
でパターンを形成し導電膜１３を塩酸によりエツチング
し引き出し部の透明電極部１４を形成する。

これを第３図２に示す。工程３： 表示部分にのみガラスフアイバ一粉末が散布されるよう
に、部分マスクを基板に合わせる。

直径６μｍ長さ２０〜５０μｍのガラスフアイバ一粉末
１５を散布し５００μｍ四方に約１０個位の粉末が載る
ようにする。工程４： 更にＳｌＯｘ（ｘ＝１〜２），Ａ′２０３等の絶縁膜１
６を３５００Ａの厚さに真空蒸着により一面全部に生成
して第２層とする。

これを第３図３に示す。基板の取扱中に自然に、又は積
極的には振動を与えることによりガラスフアイバ一粉末
１５が欠落し、絶縁膜１６にピンホール１７が生じた状
態を第３図４に示す。工程５： 同一パターンマスクにて、第３層の酸化インジウム透明
導電膜１８と第４層の酸化タングステン膜又は酸化モリ
ブデン層よりなるＥＣ膜１９を、連続的に蒸着し表示電
極部を形成する。

これを第３図５に示す。これで、第１層の透明電極１４
と、第３層の透明導電膜１８は、絶縁膜１６に生じたピ
ンホール１７を通して、電気的に結合される。

このピンホール以外に絶縁膜の蒸着方向の角度のために
微粉末によつて生じるシヤドーイングによるピンホール
、又は絶縁膜の緻密性の悪さによつて生じるピンホール
によつても電気的に結合される。絶縁膜にピンホールを
形成する材料としては、前記のガラスフアイバ一粉末以
外に、Ａｌ２Ｏ３，ＭｇＯ，Ｆｅ２Ｏ３，ＢａＯ，Ｔｉ
Ｏ２，ＢａＳＯ４等の化合物の微粉末を用いることが出
来る。尚、絶縁膜１６としては、上記一実施例のＳｌＯ
２，ＳｉＯ或いはＡｌ２Ｏ，の他にもＭｇＦ２，ＣａＦ
２，ＴｌＯ２，Ｓｉ，Ｎ４，Ｙ２Ｏ３等を適用すること
も可能である。

本発明による電極構造では、透明電極１４が露出しない
ので、この化学反応による着色及び断線は生じない。

又、表示電極部において、第１層、第２層、第３層、第
４層からなる薄膜４層構造中に、第１層、第３層、第４
層からなる薄膜３層構造がピンホールサイズで生じてい
るので、視覚的な不均一性は生じない。またピンホール
が形成される部分の領域は表示電極部より大きくとも小
さくとも問題はない。更に絶縁膜の緻密性の悪さのため
に生じるピンホールによつて電極引出し部の領域では透
明電極１４は電解液と接触するが、上記ピンホールは極
めて微少面積であり、且つ疎らにあるから電極を切断す
るような惧れはない。これにより、本発明によれば、Ｅ
ＣＤ製造面での量産性及び品質面での商品性を高めるこ
とが出来るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の固体ＥＣＤの基本構成断面図、第２図Ａ
乃至Ｄは従来の表示電極構造断面図第３図１乃至５は本
発明一実施例の表示装置の製造工程断面図である。 １４は透明電極部、１５は微粉末、１６は絶縁膜、１７
はピンホール、１８は透明導電膜、１９はＥＣ膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 透明基板上に形成した電極引出し用透明電極部と、
   該透明電極部の上に形成した絶縁層と、該絶縁層の上に
   形成した透明導電膜と、該透明導電膜の上に形成したエ
   レクトロクロミズムを示す物質層とからなる４層構造を
   表示電極とするエレクトロクロミック表示装置において
   、上記透明電極部と上記透明導電膜とを上記絶縁層に設
   けた少くとく１個以上の小孔を通して導通せしめること
   を特徴とするエレクトロクロミック表示装置の表示電極
   。 ２ 透明基板上に電極引出し用透明導電膜を蒸着する工
   程と、表示電極部分のみに微粉末を載せる工程と、絶縁
   膜を一面全部に生成する工程と、上記微粉末を欠落させ
   る工程と、 同一パターンマスクを用いて透明導電膜とエレクトロク
   ロミック膜を形成する工程と、からなり、上記の順番で
   製造することを特徴とするエレクトロクロミック表示装
   置の表示電極の製造方法。